CCCLLLIIIMMMAAATTTEEE   CCCHHHAAANNNGGGEEE   AAANNNDDD   TTTHHHEEE   FFFLLLOOORRRIIIDDDAAA   KKKEEEYYYSSS   

This study was funded by NOAA’s   

By Hans Hoegh‐Guldberg 

FINAL REPORT IN ONE FILE. JULY 21, 2010 

 

SOCIOECONOMIC RESEARCH AND MONITORING PROGRAM 

FLORIDA KEYS NATIONAL MARINE SANCTUARY (FKNMS) 

NATIONAL ATMOSPHERIC AND OCEANIC ADMINISTRATION (NOAA) 

 

 

 

 Coral Reef Conservation Program 

CONTENTS 

ABSTRACT ......................................................................................... XIV 

ACKNOWLEDGMENTS ...................................................................... XVII 

THE LOCATION .................................................................................. XIX 

MAIN REPORT ...................................................................................... 1 

1  SYNOPSIS ........................................................................................ 1 

1.1  TACKLING GLOBAL CLIMATE CHANGE HAS BECOME CRITICALLY URGENT .......................... 1 1.2  GLOBAL CHANGE ................................................................................................ 2 1.3  NATIONAL AND REGIONAL PERSPECTIVES ................................................................. 3 1.4  FLORIDA KEYS OVERVIEW ..................................................................................... 3 1.5  BIOPHYSICAL RESEARCH ....................................................................................... 5 1.6  ECONOMIC AND RELATED INDICATORS .................................................................... 5 1.7  SCENARIOS ........................................................................................................ 7 1.8  POLICY IMPLICATIONS AND RECOMMENDATIONS ....................................................... 8 

2  GLOBAL CHANGE .......................................................................... 10 

2.1  RISKIER SCENARIOS (APPENDIX 3) ........................................................................ 10 2.2  LIMITS TO GROWTH (APPENDIX 4) ....................................................................... 12 2.3  CHANGING ECONOMIC PHILOSOPHY (APPENDIX 5) .................................................. 13 2.4  WHAT CAN WE ASSUME ABOUT TECHNOLOGICAL CHANGE? (APPENDIX 6) ................... 15 

3  NATIONAL AND REGIONAL US PERSPECTIVES ............................... 18 

3.1  LINKING GLOBAL AND LOCAL SCENARIO BUILDING .................................................... 18 3.2  SHARED REGIONAL VULNERABILITIES ..................................................................... 19 3.2.1  Coasts ................................................................................................................. 19 3.2.2  The Southeast and characteristics shared with other regions ........................... 23 

3.3  IMPLICATIONS FOR THE FLORIDA KEYS ................................................................... 25 

4  FLORIDA KEYS OVERVIEW ............................................................. 28 

4.1  MONROE COUNTY ............................................................................................ 28 4.1.1  General............................................................................................................... 28 4.1.2  Land use and growth trends .............................................................................. 29 4.1.3  Economic characteristics ................................................................................... 29 4.1.4  Transportation ................................................................................................... 30 

ii 

 

4.1.5  Environmental resources ................................................................................... 30 4.1.6  Historic resources ............................................................................................... 31 4.1.7  Green teams ....................................................................................................... 31 

4.2  EIGHT ISSUES ................................................................................................... 31 4.2.1  Climate change – the primary issue ................................................................... 32 4.2.2  Water supply ...................................................................................................... 33 4.2.3  Carrying capacity ............................................................................................... 35 4.2.4  Other external influences ................................................................................... 38 4.2.5  Reef health, sustainability, and fisheries ........................................................... 38 4.2.6  Pollution ............................................................................................................. 43 4.2.7  Economy, tourism, and diversification potential ............................................... 44 4.2.8  Role of education and outreach ......................................................................... 46 

4.3  INTEGRATED COASTAL AND MARINE MANAGEMENT ................................................. 46 4.3.1  Sanctuary characteristics ................................................................................... 46 4.3.2  Sanctuary management style ............................................................................ 47 4.3.3  The Sanctuary Advisory Council – role in integrated management ................... 48 4.3.4  A vote on resilience strategies ........................................................................... 49 4.3.5  Marine zoning .................................................................................................... 49 

4.4  COMMUNITY ORGANIZATIONS ............................................................................. 50 

5  BIOPHYSICAL RESEARCH ............................................................... 52 

5.1  OVERVIEW ...................................................................................................... 52 5.2  CORAL COVER AND HEALTH ................................................................................. 52 5.3  COMMERCIAL FISHERY LANDINGS ......................................................................... 57 5.4  BIOPHYSICAL RESEARCH DIRECTIONS ..................................................................... 62 5.4.1  Seagrass beds .................................................................................................... 63 5.4.2  Spiny lobsters ..................................................................................................... 63 5.4.3  Queen conch ...................................................................................................... 64 5.4.4  Importance of Florida Bay ................................................................................. 65 5.4.5  Overfishing reef fish ........................................................................................... 65 

6  SOCIOECONOMIC AND RELATED INDICATORS .............................. 67 

6.1  ECONOMIC TRENDS ........................................................................................... 67 6.1.1  Population .......................................................................................................... 67 6.1.2  Economic growth ............................................................................................... 68 6.1.3  Employment patterns ........................................................................................ 70 

6.2  TOURISM ........................................................................................................ 73 6.2.1  Seasonality ......................................................................................................... 78 

6.3  SOCIOECONOMIC RESEARCH PROJECTS .................................................................. 78 6.3.1  The SEFCRI report ............................................................................................... 78 6.3.2  Knowledge and perceptions of FKNMS strategies and regulations ................... 81 6.3.3  The UMASS Amherst studies .............................................................................. 82 

6.4  SOCIOECONOMIC MONITORING IN THE FLORIDA KEYS .............................................. 84 

iii 

 

6.4.1  Visitors to the Florida Keys ................................................................................. 85 6.4.2  Visitation patterns, overnight and day visitors .................................................. 88 6.4.3  Tourist activities ................................................................................................. 93 6.4.4  Economic impact of tourism .............................................................................. 94 6.4.5  Importance and satisfaction ratings .................................................................. 95 6.4.6  Resident surveys ................................................................................................ 98 6.4.7  Main changes observed in the surveys .............................................................. 99 

6.5  VALUING ECOSYSTEMS ....................................................................................... 99 6.5.1  Environmental quality and the economy ........................................................... 99 6.5.2  Total Economic Value approach to reef valuation ........................................... 100 6.5.3  The Florida Keys context .................................................................................. 104 6.5.4  Ecosystem valuation and the politics of climate change ................................. 106 

6.6  SCENARIO IMPLICATIONS .................................................................................. 108 

7  FOUR SCENARIOS ........................................................................ 110 

7.1  THE APPROACH .............................................................................................. 110 7.1.1  Modifying the original scenarios ..................................................................... 110 7.1.2  The climate change process ............................................................................. 112 7.1.3  Global scenario stories ..................................................................................... 114 7.1.4  Scenario stories for the United States .............................................................. 115 7.1.5  From global to local scenarios ......................................................................... 116 

7.2  SCENARIO A1: GLOBAL ECONOMIC FOCUS ........................................................... 122 7.2.1  The IPCC storyline ............................................................................................ 122 7.2.2  Would this scenario story have been written differently in 2010? .................. 124 7.2.3  Current physical, economic and technological influences ............................... 125 7.2.4  Linking the present to the storyline ................................................................. 126 7.2.5  Global path to 2100 and beyond ..................................................................... 128 7.2.6  The United States in an A1 context .................................................................. 131 7.2.7  Zooming in on the Florida Keys ........................................................................ 132 

7.3  B1: GLOBAL ENVIRONMENTAL FOCUS ................................................................. 134 7.3.1  The IPCC storyline ............................................................................................ 134 7.3.2  Would this scenario story have been written differently in 2010? .................. 136 7.3.3  Current physical, economic and technological influences ............................... 136 7.3.4  Linking the present to the storyline ................................................................. 137 7.3.5  Global path to 2100 and beyond ..................................................................... 138 7.3.6  The United States in a B1 context .................................................................... 139 7.3.7  Zooming in on the Florida Keys ........................................................................ 139 

7.4  A2: REGIONAL ECONOMIC FOCUS ...................................................................... 141 7.4.1  The IPCC storyline ............................................................................................ 141 7.4.2  Would this scenario story have been written differently in 2010? .................. 142 7.4.3  Current physical, economic and technological influences ............................... 144 7.4.4  Linking the present to the storyline ................................................................. 144 7.4.5  Global path to 2100 and beyond ..................................................................... 144 7.4.6  The United States in an A2 context .................................................................. 145 

iv 

 

7.4.7  Zooming in on the Florida Keys ........................................................................ 145 

7.5  B2: REGIONAL ENVIRONMENTAL FOCUS .............................................................. 146 7.5.1  The IPCC storyline ............................................................................................ 146 7.5.2  Would this scenario story have been written differently in 2010? .................. 148 7.5.3  Current physical, economic and technological influences ............................... 149 7.5.4  Linking the present to the storyline ................................................................. 150 7.5.5  Global path to 2100 and beyond ..................................................................... 150 7.5.6  The United States in a B2 context .................................................................... 152 7.5.7  Zooming in on the Florida Keys ........................................................................ 152 

7.6  COMPARISON ................................................................................................ 154 

8  POLICY RECOMMENDATIONS ...................................................... 155 

8.1  GUIDANCE FROM OTHER RESEARCH .................................................................... 155 8.1.1  Adaptability of Coral Triangle issues to the Florida Keys ................................. 155 8.1.2  The Global Change Research Program report ................................................. 158 8.1.3  Strategies related to sea‐level rise in the Keys ................................................ 160 

8.2  POLICY RECOMMENDATIONS FOR THE FLORIDA KEYS ............................................. 162 8.2.1  What the selected reports didn’t reveal .......................................................... 162 8.2.2  What the scenarios do tell us ........................................................................... 163 8.2.3  Key factors ....................................................................................................... 163 

REFERENCES FOR MAIN REPORT ....................................................... 166 

APPENDIX 1: KEY ISSUES FOR THE FLORIDA KEYS .............................. 176 CLASSIFICATION OF PERCEIVED KEY ISSUES FOR FLORIDA KEYS ............................................... 176 HARD‐TO‐SHIFT FORCES ................................................................................................ 176 1    Climate change ......................................................................................................... 176 Warming ...................................................................................................................... 176 Sea level ...................................................................................................................... 176 Ocean acidification ...................................................................................................... 177 Hurricanes – more of them, or just more intense? .................................................... 177 Other ........................................................................................................................... 177 

2    Water supply............................................................................................................. 177 Biscayne Aquifer: ......................................................................................................... 177 Alternative sources are expensive: ............................................................................. 177 Local remedial action: ................................................................................................. 177 

3     Carrying capacity ..................................................................................................... 177 Population consequences: .......................................................................................... 178 Special issues in Key West: .......................................................................................... 178 

4    External influences .................................................................................................... 178 

ISSUES THAT CAN BE MORE READILY INFLUENCED LOCALLY .................................................... 178 5     Reef health, sustainability and fisheries .................................................................. 178 Main underlying issue: climate change ....................................................................... 178 

v 

 

Fisheries ...................................................................................................................... 179 6    Pollution .................................................................................................................... 179 Government management issues ............................................................................... 180 

7    Economy, tourism, and diversification potential ...................................................... 180 Economy ...................................................................................................................... 180 Tourism ....................................................................................................................... 181 Cultural change ........................................................................................................... 181 

8     Education and outreach ........................................................................................... 181 

APPENDIX 2: SCENARIO‐PLANNING WORKSHOPS ............................. 183 INTRODUCTION ............................................................................................................ 183 CLIMATE CHANGE ......................................................................................................... 183 Key Largo ........................................................................................................................ 183 Sea‐level change and climate change ......................................................................... 183 

Islamorada ..................................................................................................................... 183 Climate change is the fundamental issue ................................................................... 183 

Marathon ....................................................................................................................... 184 Climate change and sea‐level rise ............................................................................... 184 

Lower Keys ...................................................................................................................... 184 Climate change ............................................................................................................ 184 

Key West ......................................................................................................................... 185 The environment is our livelihood .............................................................................. 185 

WATER SUPPLY ............................................................................................................ 186 Marathon ....................................................................................................................... 186 Water supply ............................................................................................................... 186 

Lower Keys ...................................................................................................................... 187 Water supply ............................................................................................................... 187 

CARRYING CAPACITY ..................................................................................................... 187 Key Largo ........................................................................................................................ 187 Population ................................................................................................................... 187 Carrying capacity ......................................................................................................... 187 

Islamorada ..................................................................................................................... 188 Population – carrying capacity .................................................................................... 188 

Marathon ....................................................................................................................... 188 Population – carrying capacity .................................................................................... 188 

Key West ......................................................................................................................... 189 Population growth....................................................................................................... 189 Development ............................................................................................................... 189 

EXTERNAL INFLUENCES .................................................................................................. 190 Key Largo ........................................................................................................................ 190 If Cuba opens, and oil drilling ...................................................................................... 190 

Marathon ....................................................................................................................... 190 Pollution from afar ...................................................................................................... 190 Ethanol from sugar cane ............................................................................................. 190 

vi 

 

Lower Keys ...................................................................................................................... 191 Pollution and other impacts from outside .................................................................. 191 Hurricane evacuation .................................................................................................. 191 

Key West ......................................................................................................................... 192 Influences from outside .............................................................................................. 192 

REEF HEALTH, SUSTAINABILITY AND FISHERIES .................................................................... 192 Key Largo ........................................................................................................................ 192 Reef health and fisheries ............................................................................................. 192 Water quality ............................................................................................................... 192 Environmental sustainability ....................................................................................... 193 Commercial fishing ...................................................................................................... 193 

Islamorada ..................................................................................................................... 194 Sustainability of the reef is vital .................................................................................. 194 

Marathon ....................................................................................................................... 194 The reef and water quality .......................................................................................... 194 Fishing ......................................................................................................................... 195 

Lower Keys ...................................................................................................................... 196 Change in fishing attitudes .......................................................................................... 196 Prop‐dredging and other damage ............................................................................... 196 Sustainability ............................................................................................................... 197 

Key West ......................................................................................................................... 197 Fishing generally .......................................................................................................... 197 Commercial fishing ...................................................................................................... 197 The environment is our livelihood .............................................................................. 197 

POLLUTION CONTROL .................................................................................................... 198 Key Largo ........................................................................................................................ 198 Pollution ...................................................................................................................... 198 

Islamorada ..................................................................................................................... 198 Pollution control .......................................................................................................... 198 Government management issues ............................................................................... 198 

Marathon ....................................................................................................................... 199 Wastewater ................................................................................................................. 199 Pollution ...................................................................................................................... 199 Stormwater ................................................................................................................. 200 

Lower Keys ...................................................................................................................... 200 Coral bleaching and disease history ............................................................................ 200 Waste management .................................................................................................... 201 Wastewater management .......................................................................................... 201 

Key West ......................................................................................................................... 201 Water........................................................................................................................... 201 

ECONOMY, TOURISM, AND DIVERSIFICATION POTENTIAL ...................................................... 202 Key Largo ........................................................................................................................ 202 Economy ...................................................................................................................... 202 Tourism ....................................................................................................................... 202 Cultural change ........................................................................................................... 202 

vii 

 

New business opportunities ........................................................................................ 203 The Keys as leading indicator for the State of Florida ................................................ 204 

Islamorada ..................................................................................................................... 204 Threats to lifestyle ....................................................................................................... 204 Scenic highway ............................................................................................................ 204 Economic diversification ............................................................................................. 204 

Marathon ....................................................................................................................... 204 The economy ............................................................................................................... 204 Quality of life ............................................................................................................... 205 

Lower Keys ...................................................................................................................... 205 Florida Keys advantages and limitations ..................................................................... 205 Importance of military economy ................................................................................. 206 Cruiser destinations .................................................................................................... 206 Dredging to allow larger cruise ships .......................................................................... 206 Public transportation .................................................................................................. 206 Energy crisis and alternative energy ........................................................................... 207 

Key West ......................................................................................................................... 207 The economy ............................................................................................................... 207 Key West differences .................................................................................................. 208 Tourism ....................................................................................................................... 208 Better energy use, alternative energy sources ........................................................... 208 

EDUCATION AND OUTREACH ........................................................................................... 209 Key Largo ........................................................................................................................ 209 Education, communication and enforcement ............................................................ 209 

Islamorada ..................................................................................................................... 209 Central role of education ............................................................................................ 209 

Marathon ....................................................................................................................... 210 Tourism and education ............................................................................................... 210 

Lower Keys ...................................................................................................................... 210 Education and outreach .............................................................................................. 210 Sanctuary management .............................................................................................. 211 

Key West ......................................................................................................................... 211 Education .................................................................................................................... 211 Past mistakes ............................................................................................................... 212 Marketing the change ................................................................................................. 212 

APPENDIX 3: CHANGING GLOBAL SCENARIOS ................................... 214 INTRODUCTION AND SUMMARY ...................................................................................... 214 EVOLUTION OF IPCC SCENARIOS ..................................................................................... 215 Scenarios for the Third Assessment Report (TAR) .......................................................... 215 Background ................................................................................................................. 215 

The scenarios .................................................................................................................. 217 Main drivers of emissions ........................................................................................... 218 Robust findings and key uncertainties ........................................................................ 218 

viii 

 

Five reasons for concern ............................................................................................. 218 The Fourth Assessment Report (AR4), 2007 ................................................................... 220 The five reasons for concern updated ........................................................................ 220 Updating the emissions scenarios ............................................................................... 221 

Towards new IPCC scenarios .......................................................................................... 223 Background ................................................................................................................. 223 Near‐term and long‐term scenarios ............................................................................ 224 Representative concentration pathways .................................................................... 224 

Variable solar activity does not explain current climate change ................................... 226 

OTHER SCENARIOS AND RELATED WORK ............................................................................ 228 The Millennium Project .................................................................................................. 228 The Millennium goals .................................................................................................. 228 Four scenarios ............................................................................................................. 229 State of the Future ...................................................................................................... 230 Global challenges ........................................................................................................ 231 The State of the Future Index ..................................................................................... 233 Update to 2009 ........................................................................................................... 233 Comment ..................................................................................................................... 234 

Evolution’s Edge ............................................................................................................. 234 The message ................................................................................................................ 234 Scenarios ..................................................................................................................... 236 Comment ..................................................................................................................... 237 

Six Degrees ..................................................................................................................... 237 Our future on a hotter planet ..................................................................................... 237 The six “worlds” .......................................................................................................... 241 Comment ..................................................................................................................... 243 

The Stockholm Network ................................................................................................. 243 Background ................................................................................................................. 243 The three Stockholm Network scenarios .................................................................... 245 Comment ..................................................................................................................... 250 

Shell’s scenarios to 2050 ................................................................................................ 250 Shell and the 1973 oil crisis ......................................................................................... 250 The setting of the Shell scenarios ............................................................................... 251 Two possible ways forward ......................................................................................... 252 Comment ..................................................................................................................... 253 

ECONOMISTS’ VIEWS OF THE FUTURE ............................................................................... 253 Stern report on the economics of climate change.......................................................... 254 Notes on the reception of the report ......................................................................... 254 A Stern action scenario, in his own words .................................................................. 257 Failing to act ................................................................................................................ 260 Endnote: Stern has turned more pessimistic .............................................................. 260 

The Garnaut report ........................................................................................................ 262 Background ................................................................................................................. 262 A decision‐making framework .................................................................................... 263 Fateful decisions – the brighter view .......................................................................... 266 

ix 

 

If things go badly ......................................................................................................... 268 Global economic crisis intervenes in late 2008 ........................................................... 270 

Sachs’s millennium vision ............................................................................................... 271 Common challenges, common wealth ........................................................................ 272 A blueprint for meeting the millennium promises ..................................................... 272 Consequences of “business‐as‐usual”......................................................................... 275 

THE THREAT MARGIN TIGHTENS TO 350 PPM CO2 OR LESS ................................................... 275 James Hansen ................................................................................................................. 276 On early recognition of climate change ...................................................................... 276 On scientific reticence ................................................................................................. 276 On climate change and trace gases ............................................................................. 277 On dangerous human‐made interference with climate ............................................. 277 Target atmospheric CO2 – where should humanity aim? ........................................... 279 Second US Senate evidence, 20 years later ................................................................ 280 

Ocean acidification ......................................................................................................... 282 Climate Code Red ........................................................................................................... 282 The “new business‐as‐usual” ...................................................................................... 285 

New theme for safe climate change policy: 

INTRODUCTION ............................................................................................................ 323 ANIMAL SPIRITS AND THE GLOBAL FINANCIAL CRISIS ............................................................ 325 The heart of Akerlof and Shiller’s message .................................................................... 325 Origin and neglect of the animal spirits ......................................................................... 325 Keynes’ General Theory of Employment, Interest and Money ................................... 325 How the animal spirits came to be neglected ............................................................. 326 Five expressions of animal spirits ................................................................................ 328 Eight key questions and the influence of animal spirits ............................................. 331 

Stiglitz and other economists on a parallel course ......................................................... 333 A strategic business view of the crisis ............................................................................ 334 Scientists offer to re‐define economic theory ................................................................. 335 New economics of uncertainty and risk ......................................................................... 337 

ECONOMICS OF CLIMATE CHANGE.................................................................................... 339 The Stern climate change model .................................................................................... 341 Scientists agree that climate change is real ................................................................ 341 The greatest market failure ever ................................................................................ 341 Emissions differ fundamentally from congestion or local pollution ........................... 341 The risk for future generations is a crucial ethical issue ............................................. 342 Criteria for shaping policy ........................................................................................... 342 The cost of inaction ..................................................................................................... 343 

GENUINE INTERDISCIPLINARY INFLUENCES ......................................................................... 343 Complexity theory and complexity economics ............................................................... 343 The role of a genuine interdisciplinary philosophy ..................................................... 343 Inspiration from polymaths ......................................................................................... 347 Parallels in traditional science and traditional economics .......................................... 348 The Santa Fe Institute ................................................................................................. 349 Expanding econophysics? ........................................................................................... 350 Traditional versus complexity economics ................................................................... 353 Constructively dissident economic voices are not a new phenomenon ..................... 353 

Behavioral economics and the potential contribution from psychology ........................ 355 

WHAT MIGHT THIS MEAN FOR ECONOMICS IN THE FUTURE? .................................................. 357 Animal spirits and market failures ................................................................................. 357 Complexity and the role of other disciplines .................................................................. 358 

LESSONS FOR CLIMATE CHANGE POLICY FROM RECENT EVENTS ............................................... 359 The Copenhagen Accord ................................................................................................. 360 A “price collar” to reduce risk ......................................................................................... 362 Should climate policy change radically? ......................................................................... 363 Implications .................................................................................................................... 366 The key issues remain large‐scale .................................................................................. 368 

THE ECONOMIC PARADIGM UNDER ALTERNATIVE SCENARIOS ................................................. 369 ADDENDUM 1: ANIMAL SPIRITS IN THE GENERAL THEORY .................................................... 370 ADDENDUM 2: SCHUMPETER ON ECONOMIC DEVELOPMENT ................................................ 374 REFERENCES FOR APPENDIX 5 ......................................................................................... 375 

xi 

 

APPENDIX 6: TECHNOLOGY AND CLIMATE CHANGE .......................... 380 OVERVIEW .................................................................................................................. 380 RISING INTEREST IN INNOVATION IN THE SOCIAL SCIENCES..................................................... 380 TECHNOLOGIES AND TECHNOLOGY POLICY ........................................................................ 381 Messages from the nature of technology ...................................................................... 381 Some consequences ....................................................................................................... 382 Formation and progress of ARPA‐E ................................................................................ 383 China’s cleantech initiative............................................................................................. 384 

CLASSIFICATION CRITERIA IN TECHNOLOGY REVIEWS ............................................................ 385 CLASSIFICATION OF TECHNOLOGIES: MAIN SOURCES ............................................................ 386 Solutions to global warming, air pollution and energy security .................................... 386 “Ten technologies to save the planet” ........................................................................... 389 Stabilization wedges ...................................................................................................... 391 Energy efficiency ......................................................................................................... 393 Energy technologies .................................................................................................... 393 Land management (forests and agricultural soils) ...................................................... 394 Comments on original list of wedges .......................................................................... 394 

REVIEW OF TECHNOLOGIES ............................................................................................ 396 Energy technologies ....................................................................................................... 396 Solar photovoltaics (PVs) ............................................................................................ 396 Concentrated solar power (CSP) ................................................................................. 397 Wind  energy ............................................................................................................... 399 Geothermal energy ..................................................................................................... 400 Hydroelectricity ........................................................................................................... 401 Wave energy ............................................................................................................... 402 Tidal energy ................................................................................................................. 402 Fuel cells ...................................................................................................................... 404 Biofuels ........................................................................................................................ 405 Coal – carbon capture and storage ............................................................................. 407 

Nuclear energy ............................................................................................................... 409 Nuclear fission ............................................................................................................. 409 Nuclear fusion ............................................................................................................. 411 Hybrid fusion reactors ................................................................................................. 413 Conclusion: nuclear energy ......................................................................................... 413 

Geoengineering .............................................................................................................. 413 Geoengineering versus nuclear options...................................................................... 414 Geoengineering politics .............................................................................................. 415 Particles into the Stratosphere ................................................................................... 419 Geoengineering as a political crutch ........................................................................... 420 Geoengineering and the four scenarios ...................................................................... 422 

Energy efficiency measures ............................................................................................ 422 The passive house ....................................................................................................... 422 Distance heating .......................................................................................................... 423 Other energy efficiency ideas ..................................................................................... 424 

xii 

 

Land management technologies and food security ....................................................... 425 Biochar ........................................................................................................................ 427 Tropical forests ............................................................................................................ 430 Croplands .................................................................................................................... 432 Holistic livestock management and other agricultural techniques ............................ 433 An Indian perspective on sustainable agriculture ....................................................... 437 

The oceanic carbon sink ................................................................................................. 438 Biotechnology ................................................................................................................. 441 Nanotechnology ............................................................................................................. 443 

TECHNOLOGY DIFFUSION ............................................................................................... 445 Overview ......................................................................................................................... 445 The World Bank approach .............................................................................................. 447 Indications of expanding diffusion rates ........................................................................ 449 Implications for the world’s least developed societies ................................................... 453 

ADDENDUM: THE NATURE OF TECHNOLOGY ..................................................................... 457 Combinatorial versus biological evolution ..................................................................... 457 Individual technologies ................................................................................................... 458 Domains ......................................................................................................................... 459 The origin and development of novel technologies ....................................................... 459 The development of new domains ................................................................................. 460 It all takes time ............................................................................................................... 461 Endnote: Arthur’s Three Laws ........................................................................................ 462 

REFERENCES FOR APPENDIX 6 ......................................................................................... 463 

 

   

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ABSTRACT 

This research  is part of the Socioeconomic Research & Monitoring Program  for the Florida Keys National Marine Sanctuary (FKNMS), which was initiated in 1998.  

The main report concerns  the Florida Keys, after which  two appendices  identify key  issues related to the future of the Keys over the 21st century. Four appendices follow dealing with the global environment. They are described first to put the Florida Keys into context.    

The global environment: The threat of global climate change has grown over very few years from urgent to “red alert” according to the vast majority of climate scientists. Better climate models  showing  positive  feedback  have  dramatized  the  evidence,  but more  importantly what  were  previously  considered  worst  cases  have  moved  closer  to  the  center  of  the probability  distribution.  Global  factors  are  therefore  even  more  crucial  than  when  this project was first planned in 2005.  

The  research  is  derived  from  the  four  global  scenarios  originally  developed  for  the  Third Assessment Report of the  Intergovernmental Panel on Climate Change  in 2001 – scenarios showing  the  consequences  of  taking  no  corrective  action  through  climate  policy. Despite their  age,  the  scenario  stories  still  form  a  reasonable  framework,  but  the  numerical implications are no longer acceptable. The new scientific consensus is that atmospheric CO2 levels of 450 parts per million or more will be quite unsafe. To keep average global warming to a maximum 2OC above pre‐industrial levels means reducing the CO2 from the 2009 level of 388 ppm to 350 ppm or less (Appendix 3). 

Appendix 4  challenges  the assumption  in  the  IPCC  scenarios  that world economic  growth would be unaffected by global warming – even when growing towards 4, 5, and 6OC above pre‐industrial  levels.  It uses a simple model to show that  in some “worst” cases, and even some “most likely” cases, the world GDP could begin falling in the second half of the century – which would be unpredictably disruptive. Only the global environmental scenario B1 would produce uninterrupted economic growth through the century.  

Another concern is that economic theory itself has failed to guide major government policy directions  to deal with  climate  change and  the global  financial  crisis. Economics needs  to change some of its basic assumptions and mesh more with other disciplines (Appendix 5).  

Appendix 6 discusses technologies that may help save the planet from the impact of climate change. They  fall  into  three groups:  technologies  to develop  renewable and other energy sources,  energy  efficiency,  and  retaining  and  developing  land‐based  and  coastal  carbon sinks. It is also essential to keep diffusing technologies from rich to developing countries and even more to encourage the invention of genuinely new technologies in more countries, not just the United States and other first‐world nations. Worldwide technological development will be vital in the fight against climate change in the 21st century, and it is encouraging that many more countries have started to develop innovative technologies. 

The  Florida  Keys  are  the most  vulnerable  part  of  what  is  the mainland  US  State most vulnerable to climate change. The Keys are equivalent,  in practice, to Monroe County. The 

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following  points  cover  first  biophysical  factors,  and  then  some  main  socioeconomic consequences: 

1. The  main  threat  is  from  sea‐level  rise,  which  even  in  the  best‐case  scenario  could inundate 38% of  the  current  land area  (in  the worst  case practically  the whole area). More violent and frequent hurricanes will exacerbate this threat. 

2. Elevated  sea  temperature  is  the  primary  influence  on  the  coral  reef,  aggravated  by acidification.  

3. These factors reinforce traditional stressors  including  land‐based pollution, overfishing, destructive fishing practices, invading species, and disease. 

4. The coral cover of the reefs around the Florida Keys declined by half between 1996 to 2008. Commercial fishery landings in Monroe County showed similar  declines, including reef fish (snappers, groupers), spiny lobsters, and pink shrimp. 

5. Water  supply  is  basically  from  outside  the  Keys,  through  aquifers.  It  is  already  being affected by saltwater intrusion, which would be aggravated by further sea‐level rise. 

6. Carrying capacity  is a key  issue  for Monroe County. Partly as a  result of  its  residential permit control, the population has been declining since 1996. 

7. This  trend  is being  intensified by structural economic and demographic change, with a large  increase  in  the  number  of  non‐residents  owning  or  leasing  condominiums  and share‐type accommodation.  It also  shows up  in  the employment  structure  in Monroe County,  with  a  60%  increase  in  the  real  estate  sector  while  the  main  categories associated with the hospitality industry and retail trade have stagnated or declined. 

8. The mainstay of the Keys economy, tourism, also remained largely static between 1995‐96 and 2007‐08, according  to  the major NOAA  visitor  surveys. Moreover,  the  tourists now  tend  to  seek  land‐based  rather  than  sea‐based  activities,  with  an  increasing concentration on the historic center of Key West.  

9. Finally, living close to a major population center of 5.5 million people has a multitude of consequences, most of them adding to the risks faced by the Florida Keys despite strong local and regional government action to manage the situation. 

These are formidable challenges for the Florida Keys. Both the County and the Sanctuary are managing  the  situation as effectively as  they  can. The key  is  increasing  resilience, applied primarily  to  the  coral  reef  but  relevant  beyond.  Although  still  difficult  to manage,  some control is possible over reef health, sustainability, and fisheries, local pollution, the economy and its main driver, tourism, and how to use education and outreach effectively.  

These are all part of the armory of the  integrated coastal and marine management system within which the FKNMS operates – multiple  jurisdictions working with other federal, state and local agencies. The local community also plays a major role, with the Sanctuary Advisory Council meeting with FKNMS executives on a bimonthly basis since 1992. Local community organizations are also exerting increasing influence and support. 

Policy  recommendations:  The  report  concludes  with  a  set  of  recommendations  which basically  warns  in  the  strongest  possible  terms  against  continuing  a  “business‐as‐usual” 

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policy but ensuring that a global and national environmentally friendly regime be introduced with all possible speed. In terms of our scenarios, the choice must be “B1”. While the action to achieve  this has  to be  global and national,  the position of  the Keys as America’s most threatened area suggests that the state of Florida, the FKNMS, and Monroe County are well positioned to take a strong advocacy role in the global and national policy formulation. 

 

   

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ACKNOWLEDGMENTS 

The origin of this project can be traced to two events, occurring more than a decade ago. In 1997, I became interested in scenario planning while pursuing another interest, resulting in the writing of  four  scenarios  for  Indonesia’s  future  following  the collapse of  the Soeharto regime.  Simultaneously, a  life‐long  friend and  colleague  in  the United Kingdom, Professor David  Stout,  became  involved  in  scenario  planning  for  different  reasons,  and  a  lively correspondence  ensued. David  keeps  feeding  a  broad  range  of  ideas  from American  and British newspapers and journals, which has inspired this project. 

Then my  son,  Professor  Ove  Hoegh‐Guldberg  of  the  University  of  Queensland,  wrote  a seminal paper on coral bleaching  in 1999 (references at end of main report), which caused Greenpeace to ask him to add the socioeconomic impacts on local communities to a review of coral bleaching in the Pacific. I was called upon at short notice to contribute this research for  Pacific  in  Peril  (2000),  and  co‐wrote  the  scenario  content  with  David  Stout.  The Greenpeace project led WWF Australia to ask Ove and me to write a joint study of the Great Barrier  Reef  (published  in  2004),  which  again  led  to  the  current  project.  Ove  naturally remains in close contact and has provided valuable advice on many sections of this report.  

Living  outside  a  small  highland  town west  of  Sydney,  Australia, modern  communications technology is essential. It has provided constant contact with people in the Florida Keys and  worldwide, without which this project simply couldn’t have been undertaken. Of course,  it would  have  been  equally  impossible  to  undertake  the  project without  visiting  the  Keys, which happened on four occasions during the extended period it took to complete the work. 

My ongoing contact was Bob Leeworthy, Chief Economist in the NOAA/NOS Office of Marine Sanctuaries. Bob has been unfailingly helpful and  it  is nice  to  find a  fellow economist who agrees  that  climate  change  and  global  crisis  are  forcing  a major  re‐appraisal of economic  thought.  

Several  other  persons made  truly  appreciated  contributions  to  earlier  drafts. David  Stout painstakingly  read  through one  version  for accuracy and  clarity. TNC’s Chris Bergh  read a early  draft  of  the  main  report  and  made  many  helpful  comments.  He  also  made  an important contribution to my concept of the Keys as a higher‐order ecosystem (Chapter 3.3), and his paper on sea‐level rise in the Keys is central. Jim Bohnsack, John Hunt and Bill Sharp provided  important  advice  on  the  biophysical  Chapter  5.  A  distinguished  Danish biotechnologist, Professor John Villadsen, read the first draft of the technology appendix  in detail  and  made  numerous  constructive  suggestions  across  a  range  of  technologies. EcoAdapt’s  Lara  Hansen  and  Alex  Score  (formerly  WWF)  read  and  commented comprehensively on a set of prototype policy recommendations, reported fully in Chapter 8. Needless to say, I am responsible for the actual versions, warts and all, but hardly any editing was needed and certainly no blemishes attach to Lara’s and Alex’s list of recommendations. 

Billy Causey, Southeast Regional Director  for NOAA’s National Marine Sanctuary Program, and Chris Bergh, The Nature Conservancy’s Florida Keys Director, have been unstinting with their  support  and  friendship.  Friendliness  and helpfulness  are words  that  comes easily  to mind with people in the Keys – Dolly Garlo, Judy and John Halas, Susan Ford Hammaker, Tina 

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and Dennis Henize, Alison Higgins, Martin Moe, Anne Morkill and George Neugent, to name but a few.  More are mentioned below. 

There were two reasons for visiting the Keys, apart from the obvious need to gain personal experience  of  the  area.  One  was  to  conduct  scenario‐planning  workshops  in  2008  (and follow‐up meetings a year later), with vital help from three Chamber of Commerce directors, Jackie Harder, Judy Hull, and Carole Stevens, and Craig Wanous of the Eco‐Discovery Center in Key West. Jennifer Belz from Veritext provided support beyond the call of duty as well as producing  painstakingly  accurate  verbatim  records  of  the  workshops.  Debra  Illes  kindly made the Diving History Museum available for the follow‐up meeting in Islamorada in 2009. 

The second reason for visiting was to gather information on biophysical and other data. Billy Causey and his colleagues Brian Keller, Sean Morton and Scott Donahue set the stage (sadly, Brian passed away in March 2010; he and Fiona Wilmot were my first Florida Keys contacts back in 2005). Meetings were held with John Hunt and his colleagues from the Fisheries and Wildlife Research  Institute (Alejandro Acosta, Rod Bertelsen, Mike Feeley, Bob Glazer, Tom Mathews, and,  in absentia, Rob Ruzicka and Mike Colella who provided  full data on  coral cover  from  the  CREMP  program),  Steve Miller  and Mark  Chiappone  of  the University  of North Carolina‐Wilmington, Key Largo, David Vaughan of MOTE Laboratories, George Garrett of the City of Marathon, and Patricia Bradley who provided useful background on EPA. Holly Merrill advised on State legislation matters, and Julie Cheon helped confirm my water supply notes. Jessica Bennett, market research director of the Monroe County Tourist Development Council, was helpful with statistical advice. 

I  also  benefited  from  contact  with  NOAA’s  Joe  Schittone  and  Dwight  Gledhill  and  the Director of TNC’s Insular Caribbean Program Phil Kramer, and took the opportunity to call on Gregor Hodgson  at  the Reef Check  Foundation, Pacific Palisades, CA, while  staying  in  Los Angeles before returning to Australia in August 2009.  

The 2008 workshops themselves were attended by 60 community and business leaders from the Florida Keys, who contributed to what became a highly valuable record. They made up a true  cross‐section  of  concerned  younger  and  older  citizens,  who  in  addition  to  persons already mentioned included Douglas Bedgood, Michelle Beighley, Bette Brown, Jared Brown, Bob  Calhoun,  Heather  Carruthers,  Cheryl  Cioffari,  Clay  Crockett,  Hallett  Douville,  Shirley Freeman, Peter Frezza, Richard Grathwohl, Doug Gregory, Audra Hill, Rick Hill, Bob Holston, Paul  Johnson,  Wayne  Markham,  Pam  Martin,  MaryAnn  Nichols,  Derek  Norman,  Jason O’Brien, Glenn  Patton, DeeVon Quirolo, Cece Roycraft,  Lila  and Douglas Rudolph, Audrey and John Sahagian, Tim Saunders, Harvey Server, Carol Shipley, Rob Silk, Margie Smith, Dixie Spehar,  Terry  Strickland,  Cal  Sutphin,  Ty  Symroski,  David  Tuttle,  Vicky  Walker,  Jodi Weinhofer, Tom Wilmers, and Shirley Wilson. 

To sum up, this project has benefited  from the help of a cast of,  if not thousands, at  least many dozens of very helpful people. Apologies to anyone I have inadvertently missed out. 

 Hans Hoegh‐Guldberg Oberon, NSW 2787, Australia, July 2010 http://economicstrategies.wordpress.com    economicstrategies@bigpond.com   

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http://economicstrategies.wordpress.com/mailto:economicstrategies@bigpond.com

THE LOCATION 

 

Source: Google 

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MAIN REPORT 

1 SYNOPSIS  1.1 TACKLING GLOBAL CLIMATE CHANGE HAS BECOME CRITICALLY URGENT The period during which this project has been researched, since the scoping report for NOAA five  years  ago  (Hoegh‐Guldberg  2005),  straddles  extraordinary  change.  The  majority  of climate scientists agree that combating climate change has become much more urgent over the past five years, but more recently the world has been plunged into the worst recession since  the  1930s.  This  has weakened  the  public  and  political will  to  tackle  a  “long‐term” problem, not  least  in the United States which has  lagged behind  in the economic recovery process. New battle  lines have been drawn up between those politicians and other citizens that  advocate  urgent  action,  and  those  who  choose  to  see  climate  change  as  grossly exaggerated or not urgent. The global and local scenarios in Chapter 7 reflect this conflict.  

The brief  for  the project  is  to study  the  implications of climate change  in  the Florida Keys with special focus on the surrounding marine area with its coral reefs. It was modeled on a study  of  the Great Barrier Reef  in Australia  (Hoegh‐Guldberg  and Hoegh‐Guldberg  2004), which  explored  the  available  scientific,  socioeconomic  and  environmental  evidence  and projected conditions to the end of the 21st century based on the four scenarios produced for the Third Assessment Report of  the  Intergovernmental Panel on Climate Change  in 2001. The scenario storylines and associated numerical projections, based on research undertaken in  the  late  1990s,  are  described  in  the  IPCC’s  Special  Report  on  Emissions  Scenarios (Nakicenovic and Swart 2000). 

Funds were  initially  allocated  in  2005  to  allow  the  Florida  Keys  project  to  be  planned  in cooperation with NOAA (Hoegh‐Guldberg 2005). The project subsequently received approval of  the  requested  funding  for  the  fiscal years 2007‐08 and 2008‐09.  It became  increasingly clear, however, that the IPCC’s assumptions were falling behind: climate models had begun to  incorporate  large positive  feedback effects and new  scientific evidence  showed climate change exceeding what was anticipated in the 1990s. The evidence built up dramatically that the world could no  longer tolerate a  large  increase  in greenhouse gases – on the contrary, the scientific evidence now  indicates that the amount of carbon dioxide  in the atmosphere should be reduced, and the average global temperature increase limited to 2OC.  

These  changes  forced  a  shift  in  the  relative weight  of  global  and  local  research  for  the project.  It  became  essential  to  explore  how  the  changes  in  the  climate  change  outlook worked out worldwide, in contrast to the Great Barrier Reef study which basically accepted the  then  fairly  recent  global  scenarios  from  the  Special Report  on  Emissions  Scenarios  to concentrate more fully on the local scene. We can no longer do this in 2010, though it was assumed in the scoping report for NOAA (Hoegh‐Guldberg 2005) that we could.  

The  updated  global  perspective  is  explained  in  the  next  section.  It  is  hoped  that  one advantage of spending so much extra effort on  this perspective will be  its application  to a wider range of problems, as well as the Florida Keys. 

1.2 GLOBAL CHANGE Chapter  2  summarizes  four  appendices  to  the main  report which proved  seminal  for  the development of local scenarios for the Florida Keys. They deal with elements that were less recognized or appeared less important or had not yet shown up as serious when the global scenarios were developed for IPPC’s Third Assessment Report  in 2001. Recent events show that  these  global  elements  have  become  critically  important,  and  the  appendices  are essential reading for full understanding of what may happen in the Florida Keys. 

The  relative  importance of  the  various manifestations of  climate  change  is also  changing. Global warming  remains  the  determining  factor  but  other  dimensions  have  gained more prominence than was the case a decade ago. Sea‐level rise is now seen as a greater threat in a  shorter  span  of  time;  weather  patterns  are  expected  to  include  more  frequent  and probably  also more  violent  storms,  as  well  as more  severe  droughts  and  floods;  ocean acidification was regarded as a minor factor but is now considered a major threat not just for coral reefs but for all calcareous marine organisms in the oceans (Appendix 3). 

Other considerations added further to the task of coming to grips with the global situation before tackling the  local prospects  in the Florida Keys. Both scientists and economists have written  about  exceedingly  uncomfortable  living  conditions  and  deteriorating  economic circumstances as global temperatures climb, but no one has tried to measure it. Appendix 4 presents a simple model to introduce such projections. 

Economic  theory has a  strong  influence on  the philosophy  that drives government policy, not  least  in  the 30 years  leading up  to  the  financial  crisis  in 2008, which was  surprisingly  unexpected considered the years of unusual behavior  in the finance and property markets, especially  in  the United  States. Because of  this,  there  is  a need  to build  economic policy assumptions into the scenarios to a greater extent than have been the case to date.  

Appendix  5  contains  a  review  of what  apparently went wrong with  the  economics,  and shows how “the greatest market failure ever”, climate change, was never built properly into the  dominant macroeconomic model.  In  the  process  of  reviewing  its  assumptions,  some theoretical economic thinking now appears to be connecting more with social and physical sciences  such  as  psychology  and  evolutionary  biology,  and  with  the  interdisciplinary complexity theory developed mainly at the Santa Fe Institute in New Mexico.    

Appendix 5 concludes with a  review of events since  the onset of  the  financial crisis which have obviously  influenced public and political attitudes, with an upsurge  in what has been termed  “climate  change  denialism”.  These  events  are  influencing  economic  theory  and policy as well as having a negative effect on the political will to tackle climate change, which may be expected  to  linger on  in  those  scenarios  that most  closely  resemble “business‐as‐usual”. 

The final critical area is the pace of technological change, towards renewable energy, better energy  efficiency,  improving  carbon  sinks  through  forestry  and  reducing  deforestation, developing better agricultural methods, and preserving seagrass beds, mangroves, and other coastal vegetation which provide essential conduits for actively transferring carbon dioxide from  the atmosphere  to  the ocean. Appendix 6 was  inspired by  the  theory of  technology developed by W. Brian Arthur of  the Santa Fe  Institute  (Arthur 2009) – a  theory  that also 

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helps explain the rate at which technologies get diffused worldwide, and in the process start providing a basis for true innovation in a widening range of countries. 

1.3 NATIONAL AND REGIONAL PERSPECTIVES  

While Florida and  the Keys also  reflect  the  larger US community, some vital opportunities and  vulnerabilities  obviously  differ.  This  is  the  subject  of  Chapter  3.  The  United  States provides  the natural  link between  the broad global situation and prospects  for  the Florida Keys. Chapter 3 also looks for similarities in climate change vulnerability between Florida and other parts of the United States.  

Both  tasks were  greatly  assisted  by  a  comprehensive  report  from  the US Global  Change Research Program (Karl et al. 2009), which describes the link between global climate change and  the  impact  in  the United  States,  and  provides  a  regional  analysis  of  climate  change vulnerability.  

On the former subject, it concludes that climate change in the United States is real, primarily human‐induced,  already  happening,  above  the  global  average,  and  projected  to  increase with  widespread  effects  on  water,  transportation,  agriculture,  ecosystems,  and  health. Thresholds will be reached, leading to large changes in climate and ecosystems.  

Concerning regional similarities and differences, it notes that coastal areas including Florida and  the  rest  of  the US  Southeast  are  increasingly  vulnerable  to  sea‐level  rise  and  storm surges, with  adverse  effects  very  likely  to  be  concentrated  on  energy  and  transportation infrastructure and other property  in  these areas. As well as  sharing  the adverse effect of increasing  temperatures with practically every other US  region,  the Southeast  is  relatively vulnerable to climate change effects on water supply and ecosystems. 

Generally,  climate  change  will  combine  with  pollution,  population  growth,  overuse  of resources, urbanization, and other  social, economic, and environmental  stresses  to  create larger impacts than from any of these factors alone.     

1.4 FLORIDA KEYS OVERVIEW Chapter 4 starts with a description of the physical, demographic and economic setting of the Florida Keys, highlighting the salient points relevant to climate change and the future of the area. The populated part of Monroe County stretches for 172 km along US Highway 1 from Key  Largo  in  the Upper Keys,  via Marathon  in  the Middle Keys, and  via Big Pine Key and other islands in the Lower Keys, to the historic town of Key West.  

The  population  of  Monroe  County  is  declining;  growth  is  regulated  through  residential permits (Rate of Growth Ordinance, or ROGO). The economy of the Florida Keys is driven to an extraordinary extent by tourism and to a lesser extent by commercial fishing. 

Apart  from  coral  reefs,  the Keys have  a  great  variety of environmental  resources, unique habitats  for  rare  and  endangered  plant  and  animal  species.  The  State  of  Florida  in  1980 legislated  to make  the Keys portion of Monroe County  an Area of Critical  State Concern. Special  management  areas,  in  addition  to  the  Florida  Keys  National  Marine  Sanctuary 

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(FKNMS) and other national parks, include the John Pennekamp Coral Reef State Park off Key Largo, and numerous other parks of natural or historical significance, the latter concentrated on  Key West  featuring  a  center  that  is  basically  one  large  historic  site. Monroe  County’s Board  of  Commissioners  take  an  environmentally  sensitive  approach  (as  evidenced  by ROGO). In 2008, they instituted a “Green Initiative Task Force” to recommend practices and techniques to protect the environment and mitigate against climate change. 

The bulk of Chapter 4 (Section 2) deals with eight identified key issues of importance for the future of the area, based on five scenario‐planning workshops in June 2008 organized as part of  this project along  the Keys  from Key  Largo  to Key West. The  issues are  summarized  in Appendix 1 based on an edited and shortened version of the actual transcripts (Appendix 2). 

The  issues fall into two groups. The first group consists of issues over which it is difficult or impossible to exercise any local control. Climate change was unanimously seen as the prime threat facing the Keys; the other issues were water supply, carrying capacity, and a group of external  influences  including  pollution  from  the  rest  of  Florida  and  from  the  Midwest through the Gulf of Mexico, and potential impacts following an opening up of Cuba. 

The second group of issues are considered manageable (within the conf